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SMT 设备:电子制造的璀璨未来

身为一名 SMT 工程师,每天打交道最多的就是各类 SMT 设备。清晨踏入车间,第一件事便是检查贴片机、印刷机、回流焊炉等设备的运行状态,确保它们能精准、高效地开启一天的工作。在生产过程中,一旦设备出现抛料、偏移等故障,得迅速凭借经验和技术去排查、解决,调试参数、更换吸嘴、清洁轨道,每个环节都不容有失。而当有新产品导入时,又得精心设置设备程序,优化工艺流程,从印刷锡膏的厚度到贴片的位置精度,反复测试,只为保障新品能顺利量产。

SMT 设备对于电子产品制造而言,堪称基石般的存在。从日常不离手的智能手机,到家中智能家电,再到汽车上的电子控制系统,几乎所有电子产品的 “心脏”—— 电路板,都离不开 SMT 设备的精心雕琢。它们就像是一群幕后英雄,以超高的精度和速度,将微小的电子元器件精准地贴装在电路板上,让电子产品从零散的部件化身为功能强大的智能终端,承载起现代科技生活的便捷与精彩,也正因如此,SMT 设备的发展前景备受瞩目。

二、现状剖析:SMT 设备的当下格局

(一)全球市场规模与分布

近年来,全球 SMT 设备市场持续稳步增长。据权威调研机构数据显示,2023 年全球表面贴装设备(SMT)市场销售额达到了 440 亿元,预计到 2030 年将攀升至 612 亿元,年复合增长率(CAGR)达 4.8%。在这其中,中国市场表现极为亮眼,已然成为全球 SMT 设备的最大消费市场,占据约 39% 的份额。这背后是中国庞大的电子制造产业集群在强力支撑,从沿海地区星罗棋布的电子代工厂,到内陆不断崛起的新兴电子企业,它们对 SMT 设备的旺盛需求,推动着市场规模的不断扩张。

而在全球 SMT 设备的生产领域,日韩和欧美地区堪称主力军。像日本的 Fuji Corporation、ASM Pacific Technology,以及韩国的 Panasonic 等厂商,凭借深厚的技术积累、精湛的工艺和长期的品牌声誉,牢牢占据着行业领先地位,前三大厂商合计占有全球大约 50% 的份额。这些巨头企业不仅掌控着高端 SMT 设备的研发与制造,其产品更是畅销全球,成为众多高端电子产品制造企业的首选。欧洲和北美地区的厂商也各具特色,在部分高端专用设备以及自动化集成系统方面有着卓越表现,分别占有 14% 和 11% 的市场份额,持续为全球电子制造产业输送先进的设备与技术解决方案。

(二)主要 SMT 设备类型及功能

在 SMT 生产线上,锡膏印刷机、贴片机、回流焊炉等堪称核心设备,各自肩负重任。

锡膏印刷机作为首道工序的关键设备,如同一位精细的画师,负责将锡膏精准且均匀地涂抹在 PCB 板上,为后续电子元器件的贴装搭建稳固 “根基”。它的精度要求极高,稍有偏差,就可能导致元器件虚焊、短路等问题。先进的锡膏印刷机配备高精度的刮刀、模板以及视觉检测系统,能够确保锡膏印刷的厚度误差控制在极小范围内,为整个 SMT 制程的良品率奠定基础。

贴片机则是 SMT 生产线的 “主角”,负责把各类微小的电子元器件快速而精准地贴装到 PCB 板相应位置。它的速度与精度直接决定了生产线的效率和产品质量。如今的高速贴片机,每小时贴装元器件数量可达数万甚至数十万,而且随着技术进步,贴片机的柔性化程度不断提升,既能处理常规的 0603、0402 等贴片元件,对于 BGA、QFN 等复杂异形元器件也能轻松驾驭,满足电子产品日益多样化、小型化的发展趋势。

回流焊炉宛如一位神奇的 “焊接大师”,将贴装好元器件的 PCB 板送入其中,通过精确控制温度曲线,使锡膏受热熔化、凝固,从而将元器件牢牢焊接在 PCB 板上。它需要确保炉内温度均匀性,避免出现局部过热或过冷导致的焊接不良现象。新型回流焊炉采用氮气保护、热风循环以及智能温控等技术,不仅提升了焊接质量,还适应了无铅环保工艺的要求,保障电子产品在环保与性能上的双重高标准。

三、机遇涌现:驱动 SMT 设备前行的力量

(一)科技浪潮下的需求激增

如今,科技发展可谓日新月异,5G、人工智能、物联网等前沿技术蓬勃兴起,这无疑给电子产品市场注入了一针强心剂,使其需求呈现出爆发式增长态势。就拿智能手机来说,作为人们生活中不可或缺的 “智能伴侣”,为了契合 5G 高速率、低延迟的特性,内部电路设计愈发精密复杂,需要贴装的元器件数量大幅攀升,从传统的几百个骤增至数千个,而且对贴装精度的要求近乎苛刻,达到了微米级甚至更高。这无疑促使手机制造厂商对高端 SMT 设备的需求水涨船高,以保障产品质量与性能。

再把目光投向智能家居领域,智能音箱、智能门锁、智能摄像头等设备如雨后春笋般涌入千家万户。这些智能家居产品功能各异,但其核心 —— 电路板的制造都离不开 SMT 设备。它们既要满足小型化的外观设计需求,又要确保长时间稳定运行,这就要求 SMT 设备能够精准、高效地完成各类电子元器件的贴装,推动着 SMT 设备朝着更高精度、更快速度的方向迈进,以适应智能家居产业的飞速发展。据相关数据显示,仅智能家居这一细分领域,预计在未来五年内将带动 SMT 设备市场规模增长超 30%,前景极为广阔。

(二)产业升级的内在诉求

在全球制造业转型升级的浪潮中,向数字化、智能化转型已然成为行业发展的不二之选。对于电子制造产业而言,SMT 设备作为生产环节的关键支撑,其自动化、智能化升级更是迫在眉睫。传统的 SMT 生产线,人工操作环节多,不仅效率低下,而且容易因人为因素导致产品质量参差不齐。而引入智能化的 SMT 设备后,借助先进的机器视觉技术、人工智能算法以及自动化控制系统,设备能够实现自我诊断、智能调优以及远程监控等功能,极大地减少了人工干预,生产效率得以大幅提升,产品良率也显著提高。

以某知名电子制造企业为例,在对 SMT 生产线进行智能化改造后,生产效率提升了 40%,产品不良率从原来的 3% 骤降至 1% 以内,生产成本降低了约 25%。这一系列亮眼的数据充分彰显了智能化 SMT 设备在降本增效方面的巨大优势,也促使更多电子制造企业加大对 SMT 设备升级改造的投入,为 SMT 设备行业带来了源源不断的市场需求,推动整个产业向高端化迈进。

(三)新兴领域的开拓契机

近年来,新能源汽车、医疗电子等新兴行业强势崛起,犹如璀璨新星,为 SMT 设备开辟出崭新的发展天地。

在新能源汽车领域,随着电动汽车的迅猛普及,其电子控制系统变得愈发复杂且关键,涵盖电池管理系统(BMS)、动力电机控制系统、车载充电机等多个核心部件。这些部件对电路板的可靠性、稳定性要求极高,毕竟它们关乎行车安全与性能表现。SMT 设备需要在高精度贴装的基础上,确保焊点的高强度与高可靠性,能够耐受汽车行驶过程中的震动、高温、潮湿等恶劣环境。这促使 SMT 设备制造商研发适配新能源汽车需求的专用设备,从高精度的贴片机到可靠性卓越的回流焊炉,一系列创新产品应运而生,为 SMT 设备市场注入全新活力。据预测,未来数年新能源汽车行业对 SMT 设备的需求将保持每年 20% 以上的高速增长。

再看医疗电子领域,从精密的医用监测设备,如血糖仪、血压计、心电监护仪,到高端的植入式医疗器械,如心脏起搏器、人工耳蜗等,每一款产品都承载着守护生命健康的重任。它们对电子元器件的贴装精度、焊点质量以及生产过程的洁净度、安全性有着近乎严苛的要求。SMT 设备必须具备超高精度,能够精准贴装微小至毫米甚至微米级别的元器件,同时严格控制生产环境中的静电、尘埃等杂质,确保产品质量万无一失。这一系列特殊需求催生了医疗电子专用 SMT 设备的研发与创新,为 SMT 设备企业带来了高附加值的市场机遇,也推动着整个 SMT 设备行业朝着更高标准、更精细化的方向砥砺前行。

SMT贴片机:电子制造背后的“神奇工匠”

四、技术蝶变:SMT 设备的创新之路

(一)高精度与柔性化的追求

随着电子产品不断向小型化、精密化迈进,对 SMT 设备的高精度要求愈发严苛。如今的贴片机,贴装精度已达到微米甚至亚微米级别,这意味着能够精准地将微小如尘埃的 01005 甚至更小尺寸的元器件,不差分毫地贴装在 PCB 板上。为了实现这一高精度,贴片机在机械结构设计上不断优化,采用高精度的线性马达、滚珠丝杆以及先进的光学定位系统,从硬件层面保障运动的精准性;同时,配合智能算法,对贴装过程中的偏差进行实时补偿,确保每一个元器件都能精准 “就位”。

柔性化生产也是当下 SMT 设备发展的关键趋势。在市场需求日益多样化的今天,电子制造企业需要频繁切换不同产品型号的生产,这就要求 SMT 设备具备强大的柔性适应能力。现代贴片机通过模块化设计,实现了贴片头的多功能快速切换,既能高速贴装常规贴片元件,又能瞬间切换至处理复杂异形元器件,如 BGA、QFN 等,并且在切换过程中,设备能自动调整参数,确保不同类型元器件的贴装质量始终如一,极大地提高了生产线的灵活性,满足多品种、小批量生产需求。

(二)高速化与小型化的突破

在竞争激烈的电子市场,快速抢占先机至关重要,SMT 设备的高速化发展成为必然。高速多功能贴片机如雨后春笋般涌现,其贴装速度相比传统机型大幅提升,每小时贴装元器件数量(CPH)可达数十万,甚至在一些高端应用场景下突破百万。这得益于先进的并行处理技术,多头贴片机多个贴片头协同作业,如同多双手同时操作,大大缩短了贴装时间;同时,优化的供料系统能够快速、精准地输送元器件,减少了贴片头等待物料的时间,整体提升了生产线的效率。

与此同时,为了适应电子制造企业有限的生产场地以及电子产品小型化带来的设备布局需求,SMT 设备的小型化也取得了显著进展。新一代设备在保持甚至提升性能的前提下,通过紧凑的结构设计、集成化的模块布局,有效减小了设备占地面积。例如,一些小型回流焊炉采用立体式加热结构,将预热、焊接、冷却等功能模块巧妙整合,既保证了焊接质量,又大幅缩减了设备体积,为企业节省宝贵的生产空间,实现高效与集约的完美结合。

(三)智能化与自动化的集成

在工业 4.0 和智能制造的浪潮下,SMT 设备与人工智能、物联网等前沿技术深度融合,开启了智能化、自动化的全新篇章。借助机器视觉技术与深度学习算法,设备能够对 PCB 板、元器件进行实时、高精度的检测,不仅能快速识别缺件、偏移、极性反转等常见缺陷,还能对一些细微的焊接质量问题进行预判,将不良品拦截在生产线前端,有效提高产品质量。

智能供料系统也是智能化的一大亮点,它能够实时监测物料的使用情况,提前预警物料短缺,并且根据生产进度自动调整供料速度,实现物料的精准配送。而在自动化层面,SMT 生产线与智能仓储物流系统无缝衔接,AGV 小车(自动导引车)穿梭其中,自动搬运 PCB 板、原材料及成品,减少人工干预,降低人力成本的同时,提高了生产流程的连贯性与稳定性,真正实现从原材料入库到成品出库的全自动化生产。

(四)绿色制造的践行

随着全球对环境保护的重视程度与日俱增,电子制造行业面临着严格的环保法规约束,SMT 设备的绿色制造转型迫在眉睫。在材料选择上,无铅焊料成为主流,相较于传统含铅焊料,不仅降低了对环境的污染,还保障了电子产品在使用及回收过程中的安全性。设备制造商还积极采用环保型的清洗剂、润滑剂等辅助材料,减少挥发性有机化合物(VOCs)的排放。

在能耗方面,SMT 设备通过优化电路设计、采用节能型电机以及智能温控系统等手段,实现了能耗的显著降低。例如,新型回流焊炉采用高效的热风循环技术,精准控制热量分布,在保证焊接效果的同时,降低了电力消耗;锡膏印刷机通过智能待机模式,在设备空闲时自动降低功耗,为企业节省大量用电成本,以实际行动助力电子制造产业的可持续发展。

五、挑战当前:SMT 设备面临的困境

(一)技术瓶颈待破

虽说 SMT 设备这些年进步显著,但在迈向更高精尖的征程中,依旧被诸多技术难题束缚。就拿高精度贴片机来说,随着电子元器件愈发微小,像 01005 甚至 008004 这类超小型元件的贴装需求日益增多,要将它们精准无误地贴装在 PCB 板上,对贴片机的机械精度、视觉识别以及运动控制等技术提出了严苛至极的要求。当下,部分高端贴片机虽号称能达到亚微米级精度,可在实际大规模生产中,受设备振动、温度变化以及元器件细微差异等因素干扰,要持续稳定地维持高精度贴装并非易事,良品率的波动依旧是行业痛点。

不同品牌、不同类型 SMT 设备之间的兼容问题也相当棘手。在电子制造企业构建生产线时,往往会选用多家厂商的设备以优化配置、降低成本,然而各品牌设备在数据接口、通信协议、控制系统等方面存在差异,导致设备间协同作业时容易出现通信不畅、参数匹配出错等问题,使得生产线调试周期漫长,严重制约生产效率与质量提升,亟待统一标准与深度优化来化解这一困境。

(二)成本压力山大

原材料价格的一路飙升,给 SMT 设备制造企业带来了沉重打击。从精密电子元器件、高品质钢材,到特殊的化工材料,无一不在涨价。以锡材为例,作为焊接环节的关键原料,其价格受国际市场供需、环保政策等因素影响,近年来大幅波动,使得锡膏、焊锡丝等辅料成本水涨船高。与此同时,为满足日益增长的高精度、智能化需求,企业在研发新技术、新产品上的投入持续加码,研发人员薪资、先进实验设备购置、技术专利申请等费用与日俱增。

这双重压力下,SMT 设备成本节节攀升,而下游电子制造企业面对激烈的市场竞争,又不断下压设备采购价格,设备制造商面临着资金回笼缓慢、利润空间被严重挤压的艰难处境,部分中小企业甚至在盈亏边缘苦苦挣扎,严重影响行业的持续创新与稳健发展。

(三)人才缺口隐忧

SMT 设备集机械、电子、自动化、计算机等多学科技术于一身,技术复杂度极高,这就对从业人员的专业素养提出了超高要求。他们不仅得精通设备的操作、调试与维护,还得紧跟前沿技术动态,及时优化生产工艺。可现实情况是,相关专业教育在人才培养规模与知识更新速度上,远远滞后于行业发展需求。高校开设的 SMT 相关课程,理论与实践脱节较为严重,学生毕业后难以迅速上手复杂的设备工作。

在职人员的继续教育体系也不完善,企业内部培训多侧重于短期应急技能,缺乏系统性、前瞻性的知识提升规划。而外部专业培训机构较少,且培训内容深度广度不足,导致行业内经验丰富、技术精湛的专业人才稀缺,企业在引入新技术、新设备时,常常面临无人可用的尴尬局面,极大地制约了 SMT 设备行业向更高层次迈进的步伐。

六、未来展望:SMT 设备的蓝图

展望未来,SMT 设备行业机遇与挑战并存,前景依然广阔。一方面,随着科技持续进步,5G、人工智能、物联网等新兴技术深度渗透,电子产品将迎来新一轮爆发式增长,SMT 设备作为电子制造的核心装备,市场需求有望持续攀升。另一方面,行业也面临着技术瓶颈、成本压力、人才短缺等诸多挑战,亟待破局。

从技术发展趋势来看,智能化、高端化将成为 SMT 设备的核心驱动力。设备将具备更高的精度、更快的速度、更强的柔性以及更智能的自动化管控能力,以满足电子产品日益精密复杂的制造需求。同时,绿色制造理念将贯穿始终,环保型材料、低能耗工艺将得到更广泛应用,助力电子制造产业实现可持续发展。

对于我们 SMT 工程师而言,这既是机遇也是挑战。需要不断学习新知识、掌握新技能,紧跟行业技术前沿,提升设备操作、调试、维护以及工艺优化的综合能力,才能在变革浪潮中立于不败之地。而从产业层面,设备制造商、电子制造企业、科研院校以及行业协会应紧密协作,加大研发投入,完善人才培养体系,共同攻克技术难题,推动行业标准制定与完善,为 SMT 设备行业营造良好的发展生态,携手迈向更加辉煌的未来,让这些 “幕后英雄” 持续赋能电子产业,点亮科技生活的璀璨星空。

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